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LED灯具基础知识

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LED灯具基础知识

一、LED控制功能区分

1、内控和外控

内控:控制芯片在灯具内部,不需要外接控制器,同步内控需要接交流电源,并且同时上电。外控:并不是所有的外空灯具内部都没有控制芯片。外控时,是需要外接控制器的。通常外控灯具的功能由控制器功能决定。

2、七彩和全彩

说到色彩,就必须了解三原色的相关知识。我们灯具上所说的三原色是RGB,即红、绿、蓝。属于加色混合,并不是我们俗说的红黄蓝(减色混合)。RGB三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色,可以说几乎包括了人类视力所能感知的所有颜色。

七彩:就是RGB三种颜色简单混合

全彩:使用RGB模型每一个像素的RGB分量分配一个0~255范围内的强度值。如:纯红色R的值为255,G值为0,B值为0;灰色的R、G、B三个值相等(除了0~255);白色的R、G、B都为255;黑色的R、G、B都为0. RGB图像只使用三种颜色,就可以使它们按照不同的比例混合,在屏幕上重现16777216种颜色。在RGB模式下,每种RGB成分都可使用从0(黑色)到255(白色)的值。例如,亮红色使用R值246、G值20和B值50.当所有三种分值相等时,产生灰色阴影。当所有成分的值均为255时,结果是纯白色;当该值为0时,结果是纯黑色。

3、十六段、真六段和假六段

我们在护栏管上所说的1段,可以理解为一个像素点,每个像素点都有1组RGB灯珠组成,像素点对于我们并不陌生,电脑显示器上所说的分辨率就是由像素点来表示的。

十六段就是一条护栏管由16个像素点构成,真六段则由6个像素点构成,而我们所以说假六段,是因为他并不是由像素点构成,而是通过简单的段跳来模拟真六段分段显示功能。其本质是七彩跳变。

4、单机控制器和联机控制器

LED显示屏的控制器多种多样,市面上常见的控制器一般可分为单机和联机2种。

联机控制器是必须和电脑连接的,LED显示屏可以和电脑实现同步播放。

单机控制器不需要额外购买电脑,它内部有一张存储卡,通常有SD卡、CF卡2种,将你所需要播放的节目存入存储卡,就可以让LED显示屏播放存储卡里的节目了。

二、灯具电流、电压常识

说到电流、电压,有必要了解LED到底是什么。

LED(Light Emitting Diode),发光二极管,简称LED,是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,它可以直接把电能转化为光。

电压:

LED是二级管的一种,因此有二极管的一般特点。这里只说两点。第一、LED分正负,第二、LED两端的电压基本是固定常数,一般是2-3V

电源:

我们常用的LED电流一般小功率为18mA,大功率1W为350mA,3W为700mA。需要让LED 发光只需要让LED正向通过以上电流就可以了,跟电压等无关。

LED大功率串联和并联看法

LED大功率一般是串联好还是并联好?

一般小功率LED灯内部电路是串联和并联都是共用的,

大功率LED灯内部常用的是串联电路,串联是工作电流不变,电压改变,因为大功率1W LE D和3W led是恒流350MA和700MA的电流,只有串联才能保证每颗LED的工作电流是一样的,才能保证工作寿命

串联电路可能有人说如果坏了一个LED其它LED都不亮了,但是这个机率是很低的,大功率LED灯具本来LED数量就很少,没有这么容易坏的

并联电路一个方面考虑是可靠,但如果坏了一颗LED的时候,虽然LED灯具还能正常工作,但末日不长,因为本来正常的工作电流是分担在几颗LED上面,现在坏了一个,他身上的几百MA的电流就增加到其它LED上去,其它LED长时间高电流工作,结果只有烧掉

我的意见:

小功率LED灯用串联和并联共用的电路

大功率用串联的电路更合适可靠

ISO认证介绍

ISO是一个国际标准化组织,其成员由来自世界上100多个国家的国家标准化团体组成,代表中国参加ISO的国家机构是中国国家技术监督局(CSBTS)。ISO与国际电工委员会(IEC)有密切的联系,中国参加IEC的国家机构也是国家技术监督局。ISO和IEC作为一个整体担负着制订全球协商一致的国际标准的任务,ISO和IEC都是非政府机构,它们制订的标准实质上是自愿性的,这就意味着这些标准必须是优秀的标准,它们会给工业和服务业带来收益,所以他们自觉使用这些标准.ISO和IEC不是联合国机构,但他们与联合国的许多专门机构保持技术联络关系.ISO和IEC有约1000个专业技术委员会和分委员会,各会员国以国家为单位参加这些技术委员会和分委员会的活动。ISO和 IEC还有约3000个工作组,ISO、IEC 每年制订和修订1000个国际标准。标准的内容涉及广泛,从基础的紧固件、轴承各种原材料到半成品和成品,其技术领域涉及信息技术、交通运输、农业、保健和环境等。每个工作机构都有自己的工作计划,该计划列出需要制订的标准项目(试验方法、术语、规格、性能要求等)。ISO的主要功能是为人们制订国际标准达成一致意见提供一种机制。其主要机构及运作规则都在一本名为ISO/IEC技术工作导则的文件中予以规定,其技术结构在ISO是有

800个技术委员会和分委员会,它们各有一个主席和一个秘书处,秘书处是由各成员国分别担任,目前承担秘书国工作的成员团体有30个,各秘书处与位于日内瓦的ISO中央秘书处保持直接联系。通过这些工作机构,ISO已经发布了9200个国际标准,如ISO公制螺纹、ISO的A4纸张尺寸、ISO的集装箱系列(目前世界上95%的海运集装箱都符合ISO标准)、ISO的胶片速度代码、ISO的开放系统互联(OS2) 系列(广泛用于信息技术领域)和有名的ISO9000质量管理系列标准。此外,ISO还与450个国际和区域的组织在标准方面有联络关系,特别与国际电信联盟(ITU)有密切联系。在ISO/IEC系统之外的国际标准机构共有28个。每个机构都在某一领域制订一些国际标准,通常它们在联合国控制之下。一个典型的例子就是世界卫生组织(WHO).ISO/IEC 制订的85%的国际标准,剩下的15%由这28个其他国际标准机构制订。

GS认证介绍

GS的含义是德语"Geprufte Sicherheit"(安全性已认证),也有"Germany Safety" (德国安全)的意思。GS认证以德国产品安全法(SGS)为依据,按照欧盟统一标准EN或德国工业标准DIN进行检测的一种自愿性认证,是欧洲市场公认的德国安全认证标志。 GS标志表示该产品的使用安全性已经通过公信力的独立机构的测试。GS标志,虽然不是法律强制要求,但是它确实能在产品发生故障而造成意外事故时,使制造商受到严格的德国(欧洲)产品安全法的约束。所以GS标志是强有力的市场工具,能增强顾客的信心及购买欲望。虽然GS是德国标准,但欧洲绝大多数国家都认同。而且满足GS认证的同时,产品也会满足欧共体的CE标志的要求。和CE不一样,GS标志并无法律强制要求,但由于安全意识已深入普通消费者,一个有GS标志的电器在市场可能会较一般产品有更大的竞争力。

GS认证机构

有资格发GS证书的机构:

CE认证介绍

CE”标志是一种安全认证标志,被视为制造商打开并进入欧洲市场的护照。凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各成员国内销售,无须符合每个成员国的要求,从而实现了商品在欧盟成员国范围内的自由流通。在欧盟市场“CE”标志属强制性认证标志,不论是欧盟内部企业生产的产品,还是其他国家生产的产品,要想在欧盟市场上自由流通,就必须加贴“CE”标志,以表明产品符合欧盟《技术协调与标准化新方法》指令的基本要求。这是欧盟法律对产品提出的一种强制性要求。 CE两字,是从法语“Communate Europpene”缩写而成,是欧洲共同体的意思。欧洲共同体后来演变成了欧洲联盟(简称欧盟)。

近年来,在欧洲经济区(欧洲联盟、欧洲自由贸易协会成员国,瑞士除外)市场上销售的商品中,CE标志的使用越来越多,CE标志加贴的商品表示其符合安全、卫生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令所要表达的要求。

在过去,欧共体国家对进口和销售的产品要求各异,根据一国标准制造的商品到别国极可能不能上市,作为消除贸易壁垒之努力的一部分,CE应运而生。因此,CE代表欧洲统一(CONFORMITE EUROPEENNE)。事实上,CE还是欧共体许多国家语种中的"欧共体"这一词组

的缩写,原来用英语词组EUROPEAN COMMUNITY缩写为EC,后因欧共体在法文是COMMUNATE EUROPEIA,意大利文为COMUNITA EUROPEA,葡萄牙文为COMUNIDADE EUROPEIA,西班牙文为COMUNIDADE EUROPE等,故改EC为CE。当然,也不妨把CE视为CONFORMITY WITH EUROPEAN (DEMAND)(符合欧洲(要求))。

CE标志的意义在于:用CE缩略词为符号表示加贴CE标志的产品符合有关欧洲指令规定的主要要求(Essential Requirements),并用以证实该产品已通过了相应的合格评定程序和/或制造商的合格声明,真正成为产品被允许进入欧共体市场销售的通行证。有关指令要求加贴CE标志的工业产品,没有CE标志的,不得上市销售,已加贴CE标志进入市场的产品,发现不符合安全要求的,要责令从市场收回,持续违反指令有关CE标志规定的,将被限制或禁止进入欧盟市场或被迫退出市场。

CSA认证介绍

CSA是加拿大标准协会(Canadian Standards Association)的简称它成立于1919年,是加拿大首家专为制定工业标准的非盈利性机构。在北美市场上销售的电子、电器等产品都需要取得安全方面的认证。目前CSA是加拿大最大的安全认证机构,也是世界上最著名的安全认证机构之一。它能对机械、建材、电器、电脑设备、办公设备、环保、医疗防火安全、运动及娱乐等方面的所有类型的产品提供安全认证。CSA已为遍布全球的数千厂商提供了认证服务,每年均有上亿个附有CSA标志的产品在北美市场销售。 1992年前,经CSA认证的产品只能在加拿大市场上销售,而产品想要进入美国市场,还必须取得美国的有关认证。现在CSA International已被美国联邦政府认可为国家认可测试实验室。这意味着能根据加拿大和美国的标准对您的产品进行测试和认证,同时保证您的认证得到联邦、洲、省和地方政府的承认。有了CSA有效的产品安全认证,想要进入世界上最为坚韧而广阔的北美市场就轻而易举了。CSA能够帮助您的产品迅速有效地打入美国和加拿大市场。 CSA International 将通过消除申请认证过程中的重复手续来帮厂商节省时间和金钱。对于厂商来说,所要做的只是提出一次申请、提供一套样品和缴交一笔费用,而所得到的安全标志却能被联邦、州、省以及从纽约到洛杉矶的当地各级的认可。CSA International将与厂商一起共同努力,提供一个高素质且安全可靠的认证项目。在北美以至全世界,CSA人都以诚实正直和熟练技能赢得人们的信赖。

CSA International在加拿大拥有四间实验室。从1992年至1994年,它们都先后获得"美国政府劳工部职业安全及健康管理局"(OSHA)的正式认可。根据OSHA的规则,获得这一认可后,即可作为一个国家认可测试实验室,对一系列产品按照360多个美国ANSI/UL 标准进行测试和认证。经CSA International 测试和认证的产品,被确定为完全符合标准规定,可以销往美国和加拿大两国市场。

取得北美认证既省时间又省金钱,只需完成一项申请、提供一套样品、缴交一次费用。有了CSA,一步就能帮您打入两国市场。CSA这一便利的测试认证服务,排除了取得两国不同认证所需的重复测试和评估。这无疑减少了厂商在产品认证、跟踪检验和重新测试方面的成本费用,同时也节省了宝贵的时间,并省却了厂商与各种不同的认证机构打交道的麻烦,从而达到事半功倍的效果。

「CSA」Marking是经由向加拿大Canadian Standards Association标准协会申请登录,经由该单位认可产品之安全性及授权后,始可于产品上附加「CSA」Marking标志。

CSA为一个非营利性质的会员赞助机构,其所制定标准的领域包括:保健技术、石油及瓦斯管路系统、职业安全、电气产品及太阳能。CSA在加拿大除总公司外,另有大西洋地区、奎北克地区、中部平原地区、西部地区、太平洋地区等分部,在世界各地亦有附属机构

及驻外代表。

CSA的标准是自愿性质的。市、省及联邦政府经常在管理中使用或参照CSA的标准以取代他们去发展自己的标准。在此情况下,CSA标准便成为政府规格的参考依据。政府或其它组织及协会也许会要求遵守某种标准或指明某种特定产品必需经过验证以证明符合某种标准。这都建立在每一组织是否希望在其管辖范围内要求使用CSA标准及验证作业。

「CSA」Marking为目前世界上最知名的产品安全认可标志之一,即使非强制实施,很多地区之厂商都以取得此一标志作为对客户推荐其产品安全性之重要依据,很多购买者甚至会指定要求购买已附加CSA标志之产品。近来制造商被加拿大进口商或购买者指定需取得CSA标志的情况渐增。

因此,登录申请CSA标志可为产品安全提供更有公信力之保证。

CSA认证的产品范围

CSA的认证检验主要集中在八个方面:

1、人类生存及环境。包括职业保健和安全、公共安全、体育运动及娱乐设备环保及保健工艺技术。

2、电气与电子。包括建筑用电气设备安装法规,各类工商及民用的电气、电子产品。

3、通讯与信息。包括住处处理系统、电信及电磁干扰技术与设备。

4、建筑结构。包括建筑材料和产品,土木产品,混凝土、砖石结构,管件及建筑设计。

5、能源。包括能源再生和转移,燃料燃烧及安全设备,核能技术。

6、运输及分配系统。包括机动车安全、油气管线、物资处理与分配及离岸设施。

7、材料工艺技术。包括焊接与冶金。

8、商业及生产管理系统。包括质量管理与基础工程。

CSA认证宗旨

CSA是加拿大标准协会的英文缩写,它是加拿大最大的检验认证机构,作为一个独立的、民间的、非赢利的机构主要是为公众、政府、工商界等从事产品认证、检验及与此有关的标准开发和信息服务。它不仅根据加拿大政府有关部门的授权从事安全项目的认证,还承担性能品质方面的检测。

CSA的会员来自加拿大全国各地各阶层的7000多名自愿者和2200多个社团赞助成员组成,这些成员组成1000多个标准委员会,本着集思广益、综合众人的合理意见的原则,按着一定的程序拟制范围相当广泛的各种材料、产品、设备、服务设施的标准、要求和指南。CSA的标准是自愿采用的,但联邦、省、地方政府经常在制定法规时使用和参照CSA标准,这类标准便成为政府立法的依据,也就是说具有强制性。CSA在加拿大本土有六个实验室,总部在多伦多。在远东的日本、台湾、香港设立了三个办事处,同时,它还与日本的JMI、荷兰的KEMA、英国的BSI建立了代理认证关系。

总而言之,CSA以其优质、便捷的服务方式,为使广大客户的产品最大限度地满足国内外市场的需要而尽职。

CSA认证流程

1. 将初步申请表填妥,连同一切有关产品(包括全部电器部件和塑胶材料)的说明书和技术数据一并交给CSA International。

2. CSA International 将根据产品的具体情况确定认证费用,再以传真通知申请公司。

3. 经申请公司确认后,将寄上正式申请表和通知书,该通知书包括下列要求:

a. 正式申请表签署后,电汇认证费用(可以人民币支付)到办事处。

b. 按通知将测试样板送到指定地点。

4. 指定实验室将依时进行认证工作。

5. 认证测试完毕之后,将会发给申请公司一份初步报告书(Findings Letter),详细列明如下:

a. 产品结构需如何改良才能符合标准。

b. 要用来完成认证报告的其他资料。

c. 请申请公司检阅认证记录(Certification Record)草案的内容

d. CSA认证所需的唛头以及获取唛头的方法。

e. 产品所需的工厂测试(Factory Tests)。

6. CSA International 将申请公司对上述第五项的回答加以评估。

7. 同时 CSA International将会编写一份用作产品生产参考和跟踪检验用的认证报告(Certification Report)。

8. 到了这个阶段,在某种情况下,CSA International要到工厂作工厂初期评估(Initial Factory Evaluation),简称IFE。

9. 最后 CSA International 便会连同认证记录(Certification Record)发一份合格证书(Certification of Compliance)授权申请公司在其产品上加上CSA的认证标志。

10. 申请公司要和CSA International签订一份服务协议(Service Agreement),以表示双方同意CSA International到工厂作产品跟踪检验。申请公司每年需支付年费(Annual Fee)来维持该项协议。

CSA认证的方式与方法

CSA认证工作程序的灵活性很大,根据不同产品,其方法步骤也不一样。

1、根据规格型号。如每个规格都做认证,既花钱又费时,所以对同一用途,各种不同规格的产品,可选一两种有代表性的做认证。如1-100千瓦的电机,就可这样做。

2、根据用户的特殊要求,对某种产品做认证。如:工业开关,根据用户意见,制造厂商生产的产品与原设计的产品有差别,可按用户要求做认证。

3、对大型设备的认证。如大型设备是分几个企业生产的,可以组装在一起,在组装地点进行认证。

4、根据人的脑力、体力进行实地试验。如儿童无法打开的药品包装盖。

CSA通常采用的认证方法分四个步骤:

1、认证前分析。申请者提出申请后,要分析申请人所提供的有关产品的资料是否完备,样品是否符合规定。

2、测试前分析。认证工作师确定测试项目,拟出测试程序。

3、根据程序及项目进行测试。

4、实验室测试后分析。认证工程师将测试结果分析后,与申请人见面。如测试结果与要求相符,认证工作即告一段落,可发给申请人认证合格证。

UL认证介绍

UL是英文保险商试验所(Underwriter Laboratories Inc.)的简写。UL安全试验所是美国最有权威的,也是世界上从事安全试验和鉴定的较大的民间机构。它是一个独立的、非营利的、为公共安全做试验的专业机构。它采用科学的测试方法来研究确定各种材料、装置、产品、设备、建筑等对生命、财产有无危害和危害的程度;确定、编写、发行相应的标准和有助于减少及防止造成生命财产受到损失的资料,同时开展实情调研业务。总之,它主要从事产品的安全认证和经营安全证明业务,其最终目的是为市场得到具有相当安全水准的商品,为人身健康和财产安全得到保证作出贡献。就产品安全认证作为消除国际贸易技术壁垒的有效手段而言,UL为促进国际贸易的发展也发挥着积极的作用。 UL始建于1894年,初始阶段UL主在靠防火保险部门提供资金维持动作,直到1916年,UL才完全自立。经过近百年的发展,UL已成为具有世界知名度的认证机构,其自身具有一整套严密的组织管理体制、标准开发和产品认证程序。UL由一个有安全专家、政府官员、消费者、教育界、公用事业、保险业及标准部门的代表组成的理事会管理,日常工作由总裁、副总裁处理。目前,UL在美国本土有五个实验室,总部设在芝加哥北部的Northbrook镇,同时在台湾和香港分别设立了相应的实验室。

UL认证流程

1.申请人递交有关公司及产品资料

书面申请:您应以书面方式要求UL公司对贵公司的产品进行检测。

公司资料:用中英文提供以下单位详细准确的名称、地址、联络人、邮政编码、电话及传真.(a).申请公司:提出产品检测申请并负责全部工程服务费用的公司.(b).列名公司:在UL公司出版的各种产品目录列出名称的公司(c).生产工厂:产品的制造者和生产者。

产品资料:产品的资料应以英文提供。首先确定您的产品是否属于UL检测的范围,可向UL 设在广州和上海的办事处咨询。(a).产品的名称:提供产品的全称。(b).产品型号:详列所有需要进行实验的产品型号、品种或分类号等。(c).产品预定的用途:例如:家庭、办公室、工厂、煤矿、船舶等。(d).零件表:详列组成产品的零部件及型号(分类号)、额定值、制造厂家的名称对于绝缘材料,请提供原材料名称,例如:GE Polycarbonate,Lexan Type104。当零部件已获得UL认证或认或,请证明该零部件的具体型号,并注明其UL档案号码。(e).电性能:对于电子电器类产品。提供电原理图(线路图)、电性能表。(f).结构图:对于大多数产品,需提供产品的结构图或爆炸图、配料表等.(g).产品的照片、使用说明、安全等项或安装说明等

2.人根据所提供的产品资料作出决定

当产品资料齐全时,UL的工程师根据资料作出下列决定:实验所依据的UL标准、测试的工程费用、测试的时间、样品数量等,以书面方式通知您,并将正式的申请表及跟踪服务协议书寄给贵公司。申请表中注明了费用限额,是UL根据检测项目而估算的最大工程费用,没有贵公司的书面授权,该费用限额是不能被超过的。

3.申请公司汇款、寄回申请表及样品

申请人在申请表及跟踪服务协议书上签名,并将表格寄返UL公司,同时,通过银行汇款,在邮局或以特快专递方式寄出样品,请对送验的样品进行适当的说明(如名称、型号)。申请表及样品请分开寄送。对于每一个申请项目,UL会指定唯一的项目号码(Project No.)在汇款、寄样品及申请表时注明项目号码、申请公司名称,以便于UL查收。

4.产品检测

收到贵公司签署的申请表、汇款、实验样品后,UL将通知您该实验计划完成的时间。产品检测一般在美国的UL实验室进行,UL也可接受经过审核的参与第三方测试数据。实验样品将根据您的要求被寄还或销毁。如果产品检测结果符合UL标准要求,UL公司会发出检测合格报告和跟踪服务细则(FollowUp Service Proccdure)检测报告将详述测试情况、样品达到的指标、产品结构及适合该产品使用的安全标志等。在跟踪服务细则中包括了对产品的描述和对UL区域检查员的指导说明。检测报告的一份副本寄发给申请公司,跟踪服务细则的一份副本寄发给每个生产工厂。

5、申请人获得授权使用UL标志

在中国的UL区域检查员联系生产工厂进行首次工厂检查(Initial Production

Inspection .IPI),检查员检查您们的产品及其零部件在生产线和仓库存仓的情况,以确认产品结构和零件是否与跟踪服务细则一致,如果细则中要求,区域检查员还会进行目击实验,当检查结果符合要求时,申请人获得授权使用UL标志。继IPI后,检查员会不定期地到工厂检查,检查产品结构和进行目击实验,检查的频率由产品类型和生产量决定,大多数类型的产品每年至少检查四次,检查员的检查是为了确保产品继续与UL要求相一致,在您计划改变产品结构或部件之前,请先通知UL,对于变化较小的改动,不需要重复任何实验,UL 可以迅速修改跟踪服务细则,使检查员可以接受这种改动。当UL认为产品的改动影响到其安全性能时,需要申请公司重新递交样品进行必要的检测。跟踪服务的费用不包括在测试费用中,UL会就跟踪检查服务另寄给您一张发票。如果产品检测结果不能达到UL标准要求,UL将通知申请人,说明存在的问题,申请人改进产品设计后,可以重新交验产品,您应该告诉UL工程师,产品做了哪些改进,以便其决定以上是申请UL认证的步骤。

LED应用的电源要求

内容提要: LED技术的最新突破使得人们能够生产出可以输出宽谱光的LED,而不再仅仅是传统的红光和绿光的衍生物。因此用在产品中(照明和其他方面)的LED的绝对数量正呈指数型增加。

从手电筒到汽车头灯,再到LCD电视显示器的背光照明,LED的应用正在不断拓展到新的领域。总之,LED应用迅猛增长背后

LED技术的最新突破使得人们能够生产出可以输出宽谱光的LED,而不再仅仅是传统的红光和绿光的衍生物。因此用在产品中(照明和其他方面)的LED的绝对数量正呈指数型增加。

从手电筒到汽车头灯,再到LCD电视显示器的背光照明,LED的应用正在不断拓展到新的领域。总之,LED应用迅猛增长背后最主要的驱动力是LED技术带来的效率提升(即每瓦耗能可以提供更高流明的照明输出)。

电源要求

与以前的白炽灯相比,LED有不同的电源要求。此外,根据功率等级和总体系统要求的不同,驱动LED的最好解决方案也不同。

在传统的照明解决方案中(如白炽灯照明),负载呈阻性。功耗以及相应的灯的亮度是加到灯上的电压以及灯的电阻的函数(根据欧姆定律)。

光强会随着输入电压的变化增强或减弱。以汽车头灯为例,当引擎启动时,电池的电压较低,因此头灯会变暗;一旦引擎开始运转,电池的电压会恢复,头灯也随之恢复标准亮度。

LED的与传统白炽灯有着根本的不同。LED的亮度是通过调节LED电流来控制的,而LE D负载的电阻则会随着所加负载的不同而变化。LED需要恒定的电流,而不是通过恒定电压和电阻来保持恒定的亮度。根据LED的功率等级的不同,实现上述效果的方法也不同。

对于功率非常低的LED,图1所示的一种非常简单的电路基本就够用了。与R相比,LE D的有效电阻非常小,因此流过LED的电流由V/R确定。它的缺点如下:

图1 电阻受限LED的简易电源解决方案

●亮度是电压的函数。V的变化实质上会改变电流,进而改变LED的亮度。回到最初的汽车头灯的例子——在引擎刚开始启动时光依然会很弱。

●这种解决方案无法利用LED的效率优势。因为与LED的电阻相比,R非常大,大部分功率都消耗在R上。

大功率LED

对于大功率LED,为了将LED的效率优势最大限度地发挥出来,需要一种电流受控的解决方案。图2给出了这种解决方案的一个实例。

图2 电流受控的LED供电解决方案

V·I芯片PRM整流器和VTM电压变换器用来提供稳定的电压。为了使用PRM和VTM给L ED供电,需要修改PRM的工作方式以提供稳定的电流。这是通过采用电流放大器和补偿器来实现的。

与常规方法相比,使用PRM和VTM来提供恒定电流具有几项优势。在系统中采用VTM

可实现负载点的电流倍增。根据下面的公式,VTM的输出电流正比于它的输入电流,比值是固定的匝数比K,IOUT = IIN/K。

因此,在电流受控的应用中,可以通过检测和控制VTM的输入电流来控制它的输出电流。检测较低的电流需要较小的传感器,后者会消耗较少的功率并改善整体效率。同样,高效率和高功率密度使得整个LED系统体积小、温度低,并将每瓦耗能所输出的流明数达到最高。

一项重要的附加优势是,流过LED的电流(IOUT)不是输入电压的函数。因此,在我们的汽车头灯的例子中,只要流过LED的电流保持恒定,不管电池电压是多少,LED的亮度都将保持恒定。这是因为PRM是一个可以随着V而改变的可变负电阻,从而提供了一种保持电流恒定的方法。

更为重要的是,PRM的电阻是有效电阻,而不是真实电阻,这意味着功率损耗非常小,而且不是有效电阻值的函数。因此,大部分功率都消耗在LED上,使得这个解决方案同它所使用的LED一样有效且高效。

这个解决方案的一些缺点包括其复杂度明显比图1所示的解决方案要高,因此它的正确实施需要更多的关注和控制。复杂度的增加也带来了成本的提高,因此这个解决方案更加适用于大功率LED,在大功率LED中节省的功率(以及LED运行中的电能成本)能够更容易地弥补掉增加的成本和复杂度。

最后,对于LED不同的电源要求,有从简单到复杂的不同的解决方案可供使用。图1所示的电阻型限流器简单、成本低,但对大功率LED而言它效率低,不适用。

图2所示的可调节的电流源可以使效率和尺寸达到最佳,但它们需要更高的成本,并增加了复杂度。可调节的电流源提供了附加优势,如不受输入电压波动影响,对总体系统目标而言这些附加优势可能重要,也可能不重要。LED电源的设计人员应该注意到可用于给LED 供电的不同方案以及整个系统的目标。

深度解析AC LED应用与发展趋势

2008年9月,台湾工研院以「芯片式交流电发光二极管照明技术(On Chip AC LED Lightin g Technology)」获得美国R&D 100 Awards肯定。2008年10月更与厂商合作成立「AC LED 应用研发联盟」,透过产业垂直整合发展,积极在全球布局AC LED相关专利。以AC LED可直接在交流电下运作的特性,配合特有插拔式散热封装,将对传统LED在照明及相关应用带来冲击,同时也为台湾LED厂商发展另创新的商机。

一. AC LED利用交流电直接驱动,颠覆传统应用

不论是家庭、工商业或公共享电,大多以交流电(Alternating Current,AC)的方式提供,主要是为了避免远距离的电力传送会有多余损耗,才采用交流电的方式输送到使用端,故电器必须设计成交流电驱动使用,否则会因电压不符而产生短路问题。

传统LED皆须以直流电(Direct Current,DC)做为驱动,因此在使用一般交流电作为电源供应的同时,必须附带整流变压器将AC/DC转换,才能确保LED的正常运作。而应用上一直强调LED省电的特性,但在AC/DC转换的过程中,其实有高达15~30%的电力耗损,使用上依旧不具效率;因此,研发可直接用AC驱动的LED就成了一个新构想。

台湾工研院成功研发出可在交流电110V下直接使用的AC LED,搭配特有的立体导热和可插拔式封装技术,于2008年荣获美国R&D 100国际大奖肯定。AC LED除了增添应用上的便利性外,更将为LED产业的发展掀起一波新革命时代。

(一) 在照明灯源演进上AC LED占尽优势

传统白炽灯因电光效率转换差,且有环保上的问题,在节能减碳风潮带动下,2010年起全球将纷纷禁用,宣告LED照明普及时代已不远,唯目前仍需精进白光LED发光效率和散热设计。

LED在电流通过发光时会产生热能,而DC LED在AC/DC转换过程中产生更多热能,因此散热设计将是影响LED使用寿命的关键。一般设计是直接将LED和散热基板焊在一起,当LED 灯源损坏时,必须整个基座汰换。而工研院研发的AC LED采用可插拔式立体导热封装技术,除增加导热面积外,当灯源损耗时可直接以插拔方式汰换,较DC LED便利,也因此特殊的插拔式技术获得美国R&D 100国际大奖肯定。

图一灯源演进及相关应用特性 Source:工研院电光所;拓墣产业研究所整理,2008/11

AC LED透过特殊电路设计可直接使用交流电驱动,不需配合整流变压器也能正常运作,所以在照明灯具设计上,体积及重量都能较一般DC LED灯具更有优势。但目前因发光效率仍比DC LED差,价格也较贵,在应用推广上仍需一段时间。

表一LED光源特性比较

Source:工研院电光所;拓墣产业研究所整理,2008/11

(二) AC LED搭配可插拔式封装,使用更为便利

工研院在此次得奖的AC LED研发上有两大主要技术,分别为「高效桥式AC LED芯片技术」和「低热阻立体导热插拔LED封装技术」。

桥式AC LED芯片技术主要是利用桥式整流电路的设计,将AC电流导入后经由转换,会输出DC电流;此外,工研院亦突破微晶粒制程技术,在单颗1mm2的面积内排列出约百颗微晶粒,更有效提升整片AC LED芯片的发光效率。

图二AC LED Wafer和微晶粒结构

Source:工研院电光所;拓墣产业研究所整理,2008/11

当电压为顺向偏压时,电流会顺著某一方向流出,通过发光二极管使其发光;当电压为逆向偏压时,电流往反方向流动,使另一边的发光二极管发光。原先输入的交流电,透过桥式电路整流后会改变其波型;而桥式整流过程中会有漏电情形发生,输出的电压形式较接近直流电。

图三桥式电路整流示意图

Source:拓墣产业研究所,2008/11

低热阻立体导热插拔LED封装,则是此次工研院电光所获得美国R&D 100大奖肯定的技术核心。国际上接口热阻封装安规标准不能大于3℃/W,电光所利用立体式导热封装的概念,将导热的接触面积增加为原本的10倍,散热的体积也增加,使接口热阻仅0.3℃/W,大幅改善LED最为人诟病的散热问题。因将电路和散热整合在封装内部,亦搭配插拔式的外型,可直接在一般交流电的插槽更换使用,增添便利性。

图四立体式导热封装技术专利

Source:工研院电光所;拓墣产业研究所整理,2008/11

由于目前台湾厂商生产的LED发光效率仍较差,在能量不灭的定理下,产生的热能也较多,因此如何解决散热问题就更为重要。相对于发光效率较好的欧美日大厂LED产生的热能较少,是否因为台厂有更好的散热系统而将其市场侵蚀,仍需持保留的态度。但不可否认的是,工研院将LED封装型式设计为插拔式更换,不需将LED和散热基板焊接在一起,大大提升了LED使用上的便利性。

二. AC LED相关应用与未来发展方向

在产学研积极合作发展AC LED产业之下,配合节能概念,目前已有相关应用商品的诞生,而在技术发展的同时应早日在全球进行专利布局,才能取得竞争优势。

(一) AC LED照明产品已可量产,背光源尚处于样品示范阶段

由于AC LED可直接用交流电导通,使用上可不需另置整流变压器,在应用便利性的发展趋势上更是不容忽视。目前台湾市面上已有AC LED商品崭露头角,主要是由液光固态照明公司(LIQUIDLEDS)生产,交由艾尔莎(ELSA)代理销售。产品的规格以2W和4W为主,选用韩国首尔半导体的白光AC LED芯片,搭配特殊液态绝缘油散热,光源经由液体的光折射后更为均匀射出,在外观上则选用玻璃封装更可耐酸碱。

图五市售AC LED灯泡

Source:2008国际电子展液光固态照明新产品发表会;ELSA;拓墣产业研究所整理,2008/

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表二DC LED与ITRI AC LED照明应用比较表

Source:工研院电光所;拓墣产业研究所整理,2008/11

而台湾工研院所设计的AC LED规格是以5W为主,目前正在开发8W和10W。于公开举办的展览会中已有相关的LED照明台灯登场,由灯具设计更可见较传统台灯轻巧。工研院日前亦将AC LED用于42寸LCD TV背光模块,已成功完成样品机的示范,尚未进入量产阶段,主要在于技术和散热问题仍需克服。但AC LED体积小与重量轻的特性,在大尺寸面板背光源设计上将成为不容忽视的发展趋势。

图六AC LED台灯与传统台灯外型比较

Source:工研院电光所;Philips;拓墣产业研究所整理,2008/11

(二) AC LED的专利布局

1996年日厂Nichia成功以蓝光为基础,搭配黄色萤光粉,开发出白光LED取得相关专利,其它厂商为避免纠纷,也仅能以专利授权的方式生产,使Nichia在全球白光LED市场成为龙头大厂。

目前全球LED市场竞争的如火如荼,旧有LED厂商积极朝上下游垂直整合发展,而各大集团也将其事业版图拓展至LED产业,将LED产业发展推向新的战国时代。反观AC LED的发展,除了台湾以外,仅有韩国首尔半导体动作最为积极,美国的研发仅停留在实验室阶段,日本大厂则尚无任何相关布局。因此台湾AC LED在专利上的布局应更加快脚步,才能有机会在未来的数年内成为AC LED产业的领头羊。

图七台湾厂商在AC LED的专利布局现状

Source:工研院电光所;拓墣产业研究所整理,2008/11

三. 以应用研发联盟方式催生AC LED产业

传统的LED产业,根据不同的磊晶材料制程会产生不同的光色,经过标准型式封装,产生一般常见的LED,如炮弹型LED和SMD型LED等。再根据应用端所需的特性挑选适合的LED,像手机背光需要体积较小的LED,因此大多采用SMD型白光LED为主。目前的产业发展是由上而下垂直分工,因市场竞争激烈,商品并无差异性而造成快速跌价,影响厂商营运,因此近期皆可见国内外厂商采取垂直整合的方式布局。

目前的AC LED多是以应用端的需求出发,根据不同的需求特性做出特有的封装型式,商品更具差异化。因此当厂商取得特有应用封装技术的专利,更容易在应用市场上取得竞争优势,此种观念打破传统LED标准封装型式,也可免去厂商杀价竞争而压缩毛利的局面。

图八AC LED产业发展规画示意图

Source:工研院电光所;拓墣产业研究所整理,2008/11

不过,AC LED应用的普及并不会完全取代传统DC LED应用市场,因为可携式产品仍旧需要依靠电池供电,而电池为直流电输出,因此在使用LED的时候,DC LED依旧是最合适的选择。就目前市场发展而言,全球背光源产值仍为最大宗,特别在手机市场及2009年积极成长的LED NB和Netbook应用,都明显可知DC LED有其不可被取代的地位。

因此AC LED未来发展的趋势,应专注于以交流电驱动的产品为主,象是照明灯具、电视背光源、出入口指示灯及建筑景观照明美化等应用。厂商更需积极开拓相关应用市场,才能以其差异化的封装技术与产品,取得在市场上的生存机会。

图九AC LED应用研发联盟发展过程

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